從理論上來說,樹木最多能長到多高?為什麼一些植物學家表明,樹最高隻能長到120米,究竟是什麼限制了它們?
我國最高的樹木是一棵高達83.2米的黃果冷杉。今年5月,中科院團隊,在西藏察隅縣的一片原始森林中發現了它。
為了得到更準确的結果,工作人員利用無人機,測量了好多次。83.2米的大樹是一種怎樣的概念呢?通俗地說,這個高度,大概相當于30層樓的高度。
你可以試着想象一下,站在29樓,可以伸手摘到樹葉的感覺。
世界上最高的樹木又有多高呢?
據說,1871年,林業人員在瓦特河畔,發現了一棵高達132.6米的杏仁桉。
不過,這個數據是由一個林業人員通過簡單的測量得到的,科學家并不認可。得到準确測量的是,1881年發現的,一棵高達114.2米的杏仁桉。現如今的世界第一高樹,是一棵高達116.07米的北美紅杉,位于美國加州紅木林國家公園。
現如今,世界上排名前十的樹木,高度基本上在110~120米。排名第一的“亥伯龍神”,116.07米;排名第十的門諾西多,位于加州蒙哥馬利森林,高112.2米。兩者相差僅僅4.05米。
我們最為熟悉的巨樹杏仁桉,高度一般在70~114米。全世界公認最高的樹種北美紅杉,在它的老家加尼福尼亞海岸,普遍可以長到110米左右。
全世界範圍内,110米左右的樹,時常被發現。但是,至今,人們并沒有找到一棵超過20米的樹。
120米真是大樹無法越過的坎,為什麼呢?美國亞利桑那州立大學的喬治·赫勒博士,對世界範圍内高達百米的樹木進行了研究。結果發現,這些超過110米的巨樹,都存在一個嚴重的問題:葉子極度缺水。
一般,隻有在極端幹旱的沙漠裡生長的植物,才會出現這種情況。要知道,這些大樹一般生活在水源豐富的地方,
水分從根系到達高空的葉子,需要克服地球重力及樹木組織的摩擦力。因此,科赫博士認為,地球上樹木高度的極限為122~130米,超過這一高度的話,水難以抵達樹頂。
我們知道,給樓房供水,需要用水泵進行加壓。以前修建的老小區,住過的人應該深有體會,越高的樓層,水壓越低。
因為,當時的水泵功率不足,産生的壓力不足。因此,在不斷修建高樓的同時,工程師也在設計功率更大的水泵,來解決供水問題。大樹沒有水泵,又是通過什麼樣的方式将水送上百米高空的呢?
植物運輸水分主要依靠,蒸騰作用産生的拉力。簡單來說,蒸騰作用就是,水變成水蒸氣,從葉子上的小孔蒸發出去。蒸騰作用會産生蒸騰拉力。
當一部分水從細胞裡蒸發後,細胞溶液的濃度就會上升,與周圍的細胞形成一個濃度差,此時,水就會從低濃度的細胞流向高濃度的細胞,這個過程中就會形成蒸騰拉力。
那麼,蒸騰拉力最大有多大呢?
植物的根從土壤中吸收水分,經過樹幹中的導管,然後進入葉脈,最後進入葉肉細胞中;在植物體内,水就形成了一個連續性的整體。
簡單來說,當處于頂部的葉肉細胞水分蒸發以後,它就會拉動葉脈細胞中的水,葉脈再去拉動導管中的水,導管去拉動根部的水,根部再從土壤中吸水。
植物蒸騰時,由于水在植物體内形成了一個連續性的整體,會産生一個穩定不變的負壓——植物頂部與根部的壓強差。這個負壓可以拉動10個大氣壓的水柱,而一個大氣壓的水柱是10.4米,那麼十個大氣壓的水柱就是104米。
換句話說,100多米就是蒸騰拉力運輸水分的極限了。這也是為什麼,喬治博士發現110多米高的樹木,葉子會極度缺水。
我們可以得出結論:蒸騰拉力的極限,決定了水分運輸的極限高度,最後限制了樹木的極限高度。植物學家因此認為,自然條件下,樹木不太可能越過120米的“坎”。
當然,除了水的影響之外,限制樹高的最主要的原因還有基因。所以,我們常見的大部分樹木,也就隻能長到20~30米。
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